上一講簡(jiǎn)略介紹了代謝組學(xué)的研究對(duì)象及其兩大技術(shù)(靶向及非靶向技術(shù))。【查看】
代謝組學(xué)是效仿基因組學(xué)和蛋白組學(xué)的研究思想,對(duì)生物體內(nèi)所有代謝產(chǎn)物進(jìn)行定性定量分析,以探求代謝變化與生理病理的相對(duì)關(guān)系。
自上世紀(jì) 90 年代,Steven Oliver 教授和 J.Nicholson 教授分別提出 metabolome 和 metabonomics 概念后代謝組學(xué)作為一門獨(dú)立學(xué)科得到迅速發(fā)展。經(jīng)近 20 年的技術(shù)積累,代謝組學(xué)技術(shù)逐步成熟。本篇作為代謝組學(xué)系列(課題設(shè)計(jì)、樣本采集、平臺(tái)選擇、數(shù)據(jù)分析、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證)之一,將從課題設(shè)計(jì)入手進(jìn)行詳細(xì)介紹。
課題設(shè)計(jì)
代謝組學(xué)研究方向圖
如上圖,代謝組學(xué)中常見的目的主要有兩個(gè),一是對(duì)不同組群樣本進(jìn)行分析,篩選差異代謝產(chǎn)物,確定 biomarker;二是將代謝組學(xué)數(shù)據(jù)與其他組學(xué)數(shù)據(jù)相整合,在定位到差異小分子的基礎(chǔ)上,上溯至關(guān)鍵代謝通路,從而更加完善的解析生理病理等機(jī)制。
根據(jù)不同的研究目的,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)組別設(shè)置、選擇樣本來源、確定樣本數(shù)量、挑選適應(yīng)的數(shù)據(jù)分析方法。相較于其他組學(xué)研究,代謝組處于生命活動(dòng)的下游,動(dòng)態(tài)波動(dòng)性大,需要設(shè)置更多的生物學(xué)重復(fù)來降低組內(nèi)差異的影響,增加數(shù)據(jù)的可靠性。一般,微生物樣本由于培養(yǎng)環(huán)境比較一致,建議 6 - 8 個(gè)生物學(xué)重復(fù)即可;模式動(dòng)物及植物樣本,波動(dòng)略大,建議 8 -10 個(gè)生物學(xué)重復(fù);臨床樣本,受影響因素太多(年齡、性別、飲食、病史等),建議至少 30 個(gè)生物學(xué)重復(fù)。
上述兩種研究目的,截至到差異物篩選的分析流程基本是一致的,即不同組別的樣本檢測(cè)后的數(shù)據(jù),經(jīng)多元統(tǒng)計(jì)分析尋找到差異代謝產(chǎn)物。此后的分析方法會(huì)有所差異。對(duì)于以生物標(biāo)志物尋找為課題目標(biāo)的實(shí)驗(yàn),以此結(jié)束即可;然而,如果想更進(jìn)一步完善實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),進(jìn)行機(jī)理解析,則需要配合其他組學(xué)手段。
KEGG 多組學(xué)分析樣圖
多組學(xué)整合的理論支撐為系統(tǒng)生物學(xué),即生物體系中的所有組成成分(基因、mRNA、蛋白和代謝產(chǎn)物等)在特定條件下是相互作用和相互關(guān)聯(lián)的,因而可以分析生物體系在某些因素的影響下整體變化的過程及規(guī)律。在基因組序列的基礎(chǔ)上完成生命編碼到生命過程的研究,將生物體系中各種分子的鑒別及其相互作用進(jìn)行途徑、網(wǎng)絡(luò)、模塊展示,對(duì)生物系統(tǒng)進(jìn)行全面解讀。
課題設(shè)計(jì)部分的分享大致如上啦,這部分主要是確定研究目標(biāo),下次咱們將重點(diǎn)講述各類型樣本的收集~
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